新型配電箱門(mén)鎖在智能配電臺(tái)區(qū)中的應(yīng)用＊

石 勇，鄒永龍，章金明

（長(zhǎng)興縣供電局，浙江 長(zhǎng)興313100）

0 引言

老款的配電箱門(mén)鎖普遍采用傳統(tǒng)的普通掛鎖.掛鎖作為鎖具已有百年的歷史，針對(duì)普通掛鎖的改革和創(chuàng)新也在不斷的進(jìn)行之中.但由于其結(jié)構(gòu)上的制約，使它的缺陷長(zhǎng)期存在，低壓配電箱采用普通掛鎖出現(xiàn)問(wèn)題也就不足為奇了.一是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系難以實(shí)現(xiàn).由于低壓配電箱數(shù)量較多且分布廣，因此采用一對(duì)一的鑰匙開(kāi)啟每個(gè)配電箱門(mén)鎖就變得不太現(xiàn)實(shí)，所以目前基本上采用通用鑰匙的方式進(jìn)行配電箱門(mén)鎖的開(kāi)啟操作，一把鑰匙可以打開(kāi)一個(gè)區(qū)域（供電營(yíng)業(yè)所）內(nèi)所有低壓配電箱的門(mén)鎖.二是容易遭受人為破壞.由于掛鎖在結(jié)構(gòu)上存在容易被破壞的弱點(diǎn)，在一些特殊情況（如低壓線路失電）下，某些急于用電的用戶，往往不通知供電運(yùn)行人員，采取破壞配電箱掛鎖的方式，擅自開(kāi)箱操作供電設(shè)備強(qiáng)行送電.三是鎖具自身故障（損壞）時(shí)有發(fā)生.普通掛鎖由于其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的原因，易銹蝕、易受損的情況在所難免，使開(kāi)啟和扣鎖操作困難，給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)消極影響.四是運(yùn)行管理手段受制約.普通掛鎖只能起到開(kāi)門(mén)、鎖門(mén)作用，沒(méi)有記錄開(kāi)、閉鎖信息等功能，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行人員的有效督促和管理；一般供電營(yíng)業(yè)所運(yùn)行維護(hù)人員都有幾十人，大家都用通用鑰匙開(kāi)閉配電箱門(mén)鎖，平時(shí)的巡視檢查和運(yùn)行維護(hù)工作都由手工記錄，運(yùn)行維護(hù)人員日常的真實(shí)工作狀態(tài)和工作質(zhì)量就不能很好的反應(yīng)出來(lái).這些問(wèn)題無(wú)論對(duì)設(shè)備還是人身的安全都是潛在的安全隱患.所以一個(gè)小小的配電箱門(mén)鎖也就成了一直困擾供電部門(mén)運(yùn)行管理的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題.新型配電箱門(mén)鎖可以有效解決這些問(wèn)題，值得在智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)中推廣應(yīng)用.

1 新型配電箱門(mén)鎖構(gòu)成及其軟件系統(tǒng)方案

1.1 新型配電箱門(mén)鎖的構(gòu)成

新型配電箱門(mén)鎖及其系統(tǒng)由智能配電箱門(mén)鎖（包括緊急開(kāi)門(mén)裝置）、門(mén)禁卡、智能控制終端、主站（監(jiān)控服務(wù)器）和運(yùn)行管理人員工作計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，圖1是其系統(tǒng)工作示意圖.

（1）智能配電箱門(mén)鎖：在配電箱門(mén)上安裝讀卡器、控制器和鎖具，控制器根據(jù)卡片所設(shè)置的信息開(kāi)啟低壓配電箱門(mén)，控制器帶時(shí)鐘顯示，以便時(shí)間校對(duì)；讀寫(xiě)卡設(shè)備必須防水、防高溫，是裝置在箱體上的設(shè)備，安全可靠.在極端停電的狀態(tài)下通過(guò)外接備用電源，通過(guò)卡片控制門(mén)鎖開(kāi)啟.

（2）信息傳輸部分：由二種方式實(shí)現(xiàn)信息傳輸，一種是智能配電箱門(mén)鎖與智能控制終端采用485通訊，智能控制終端與主站（監(jiān)控服務(wù)器）通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸；另一種信息傳輸方式是指將設(shè)備運(yùn)行人員的巡檢信息通過(guò)門(mén)禁卡片將信息帶回供電營(yíng)業(yè)所或有關(guān)部門(mén)，通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集器，將卡片上的信息采集到軟件系統(tǒng)中，通過(guò)軟件來(lái)查詢信息.在智能配電臺(tái)區(qū)應(yīng)用中采用前者.

（3）后臺(tái)管理部分：包括開(kāi)發(fā)一套有針對(duì)性的專(zhuān)用軟件計(jì)設(shè)備，對(duì)各級(jí)門(mén)禁卡片進(jìn)行授權(quán)處理；維運(yùn)及管理人員通過(guò)管理系統(tǒng)進(jìn)行配電箱門(mén)鎖狀態(tài)（開(kāi)鎖、扣鎖）信息查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等，并形成相關(guān)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員的管理和考核.

1.2 軟件系統(tǒng)方案

（1）通過(guò)門(mén)禁卡（電子鑰匙）存儲(chǔ)門(mén)禁信息進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)：管理部門(mén)通過(guò)發(fā)卡機(jī)將各級(jí)人員的權(quán)限（即可以合法開(kāi)啟的低壓配電箱的范圍）寫(xiě)在卡里，這些人員可以持卡（電子鑰匙）開(kāi)啟相應(yīng)的低壓臺(tái)區(qū)配電箱門(mén)鎖進(jìn)行巡檢工作，而且各級(jí)人員開(kāi)啟相關(guān)配電箱（柜）門(mén)鎖的時(shí)間均被記錄存貯在卡里，通過(guò)采集器可以適時(shí)將各級(jí)人員的開(kāi)門(mén)信息（包括時(shí)間、臺(tái)區(qū)名稱(chēng)）錄入電腦中備查.這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需聯(lián)網(wǎng)，無(wú)其他任何通訊費(fèi)用，大大降低了設(shè)備成本及通訊成本，且信息完整（可分級(jí)）、操作簡(jiǎn)便［1］.缺點(diǎn)是開(kāi)鎖信息不能實(shí)時(shí)傳輸，需要對(duì)卡片（電子鑰匙）進(jìn)行信息采集.

（2）通過(guò)GPRS進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)：利用配電臺(tái)區(qū)智能控制終端，通過(guò)GPRS實(shí)現(xiàn)主站（服務(wù)器）、運(yùn)行管理人員與智能配電箱（柜）門(mén)鎖實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的無(wú)線傳輸，只要手機(jī)信號(hào)可以覆蓋到的地區(qū)都可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崟r(shí)傳輸配電箱門(mén)鎖巡檢（開(kāi)閉）信息.其缺點(diǎn)是如果無(wú)線通訊被干擾或中斷，信息無(wú)法及時(shí)傳到主站；需要額外承擔(dān)數(shù)據(jù)通訊所產(chǎn)生的流量費(fèi)用.

上述兩種方案均有自身的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況選擇采用何種方式.智能配電臺(tái)區(qū)具有多種智能化功能，而實(shí)現(xiàn)這些功能大多通過(guò)GPRS進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，因此在智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)中可對(duì)原公變終端進(jìn)行升級(jí)，采用GPRS方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng).

2 新型配電箱門(mén)鎖的主要功能及性能

2.1 主要功能

（1）新型配電箱門(mén)鎖一體機(jī)具備讀卡和電控門(mén)鎖功能，通過(guò)非接觸式的射頻CPU 卡與讀卡設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)配電箱門(mén).電控門(mén)鎖要求采用陰極電子門(mén)鎖，通電開(kāi)門(mén).

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)限管理.系統(tǒng)可對(duì)射頻卡進(jìn)行身份設(shè)定，讀卡設(shè)備要求能夠識(shí)別開(kāi)門(mén)人身份，對(duì)無(wú)開(kāi)門(mén)權(quán)限的射頻卡應(yīng)拒絕開(kāi)門(mén)，并發(fā)送告警信息給主站.

（3）系統(tǒng)滿足運(yùn)作、授權(quán)、設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維修管理及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計(jì)、保存、查詢等功能［2］.

（4）能夠響應(yīng)遠(yuǎn)程主站通過(guò)智能配變終端下發(fā)的開(kāi)關(guān)門(mén)指令.

（5）應(yīng)具備外接電源插口，防止在公變停電的情況下無(wú)法開(kāi)關(guān)門(mén).具備緊急開(kāi)門(mén)功能，即在特殊情況下能夠使用除了刷卡方式外的其他開(kāi)關(guān)門(mén)措施.

（6）至少能存儲(chǔ)最近20次的開(kāi)關(guān)門(mén)記錄，包括開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間及卡號(hào).

2.2 技術(shù)性能

（1）新型配電箱門(mén)鎖具有防銹蝕、防磁化、防破壞能力；帶時(shí)鐘顯示，讀卡設(shè)備防水、防高溫，安全可靠.

（2）具備至少兩路門(mén)鎖，以實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合配電箱體多門(mén)控制；輸入／輸出回路要求：RS-485端子1組，通訊速率可調(diào)，最高速率應(yīng)不低于9600bps.

（3）工作電源：正常工作電壓衛(wèi)220V（1±20%）.在系統(tǒng)故障（供電時(shí)斷一相電或二相電）時(shí)，設(shè)備應(yīng)能正常工作.

（4）電源影響：（a）當(dāng)電源電壓為220V （1±20%）時(shí)，功能應(yīng)不受影響；（b）當(dāng)電源波形總畸變率≤5%時(shí)，功能應(yīng)不受影響；（c）當(dāng)頻率在49.0Hz～51.0Hz范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，功能應(yīng)不受影響.

（5）在正常使用條件下應(yīng)能連續(xù)正常運(yùn)行.極限工作溫度下應(yīng)能保持功能正常.

（6）平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF≥50000h，電磁門(mén)鎖開(kāi)關(guān)次數(shù)要求在10萬(wàn)次以上.

3 新型配電箱門(mén)鎖的應(yīng)用

3.1 使用條件

（1）系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓：3×220V／380V.

（2）系統(tǒng)接線方式：三相四線.

（3）環(huán)境條件：（a）正常工作溫度：－15℃～＋70℃；（b）極限工作溫度：－20℃～＋75℃；（c）相對(duì)濕度：≤98%；（d）大氣壓力：79.5kPa～106.0kPa（海拔2000m 及以下）.

3.2 功能應(yīng)用

（1）實(shí)現(xiàn)運(yùn)行人員信息管理.包括對(duì)管理和運(yùn)檢人員的基本信息登記入庫(kù)、姓名、身份證號(hào)、聯(lián)系方式、職務(wù)等.

（2）實(shí)現(xiàn)配電箱站點(diǎn)信息規(guī)劃管理.建立配電箱站點(diǎn)臺(tái)帳，保證配置站點(diǎn)與控制器之間的唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系.

（3）實(shí)現(xiàn)門(mén)禁卡片權(quán)限管理.對(duì)設(shè)備管理及維運(yùn)人員實(shí)行授權(quán)管理，設(shè)置各級(jí)人員相應(yīng)權(quán)限范圍的門(mén)禁卡片，智能配電箱門(mén)鎖控制器通過(guò)判斷門(mén)禁卡片權(quán)限響應(yīng)是否開(kāi)（扣）鎖指令，以實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理.

（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)配電箱巡檢信息的實(shí)時(shí)采集.通過(guò)GPRS無(wú)線通訊，實(shí)時(shí)采集各級(jí)人員對(duì)配電箱門(mén)鎖的開(kāi)扣鎖信息即配電箱的巡檢信息.

（5）實(shí)現(xiàn)查詢匯總管理.幾乎將所有常用功能的操作濃縮到總控制臺(tái)界面上，并且通過(guò)一目了然的按鈕和快捷菜單便捷地實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作［3］，可以按不同條件查詢配電箱巡檢信息，并可生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表.

圖2是按配電臺(tái)區(qū)（即按站點(diǎn)編碼，如5＃臺(tái)區(qū)）名稱(chēng)查詢配電箱門(mén)鎖開(kāi)鎖信息，即配電箱的巡檢信息畫(huà)面.

圖2 按配電臺(tái)區(qū)查詢的畫(huà)面

圖3是按人員（門(mén)禁卡片編碼）名稱(chēng)查詢的畫(huà)面.

圖3 按人員查詢的畫(huà)面

圖4是查詢所有人員（所有臺(tái)區(qū)）的巡檢信息的畫(huà)面.

圖4 按人員查詢的畫(huà)面的畫(huà)面

圖5是查詢異常信息，即一個(gè)巡檢周期少于設(shè)定下限值或多于設(shè)定上限值的畫(huà)面.

（6）實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行人員日常巡檢工作的管理和考核，制定低壓臺(tái)區(qū)（配電箱）巡檢管理辦法，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)工作情況對(duì)各級(jí)人員進(jìn)行管理和考核.

3.3 應(yīng)用效果對(duì)比

實(shí)施前，配電臺(tái)區(qū)配電箱防護(hù)普遍采用普通掛鎖的形式，在實(shí)際運(yùn)行中暴露出以下問(wèn)題：①配電箱門(mén)鎖處于露天環(huán)境，其結(jié)構(gòu)決定了容易遭受腐蝕的弊端，給開(kāi)啟上鎖的操作帶來(lái)不便.②容易遭受人為破壞，破壞方式主要有撬鎖、損壞配電箱門(mén)把手、鎖環(huán)等.③目前的配電箱鎖的開(kāi)啟信息不能存儲(chǔ)也無(wú)法采集，運(yùn)行維護(hù)管理工作受制約.實(shí)施后，新型配電箱門(mén)鎖一體機(jī)具有防銹蝕、防磁化、防破壞能力，沒(méi)有發(fā)生鎖具因受損而無(wú)法開(kāi)啟的現(xiàn)象，沒(méi)有發(fā)生被人為破壞撬鎖的現(xiàn)象.新型配電箱門(mén)鎖管理系統(tǒng)利用配變智能控制終端通過(guò)GPRS無(wú)線通訊手段，實(shí)現(xiàn)了配電箱巡檢（開(kāi)、扣鎖）信息的傳輸、查詢、統(tǒng)計(jì)與分析等，并生成相關(guān)報(bào)表，同時(shí)配合出臺(tái)相關(guān)的運(yùn)維制度，提高了日常運(yùn)行維護(hù)工作質(zhì)量和運(yùn)行管理工作水平.

新型配電箱門(mén)鎖在智能配電臺(tái)區(qū)中的應(yīng)用，豐富了智能臺(tái)區(qū)建設(shè)功能，完善了巡檢管理手段，使各低壓臺(tái)區(qū)配電箱等設(shè)備更具安全性，原普通掛鎖容易銹蝕受損等問(wèn)題迎刃而解，配電箱門(mén)鎖的開(kāi)閉操作更加簡(jiǎn)便，特別是能實(shí)時(shí)采集和查詢各級(jí)人員包括運(yùn)行維護(hù)人員、管理人員對(duì)低壓臺(tái)區(qū)配電箱的巡檢、稽查信息，有效督促了運(yùn)行人員的日常工作，切實(shí)提高了運(yùn)行管理水平.今后我們將積極做好配變智能控制終端的深化應(yīng)用工作，進(jìn)一步完善新型配電箱門(mén)鎖的應(yīng)用功能，使其在智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)中發(fā)揮更加積極的作用.

［1］孟俊嶺.嵌入式TCP／IP協(xié)議的FPGA 實(shí)現(xiàn)［D］.西安電子科技大學(xué)，2008.

［2］宗振興.基于51IP核SoC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2008.

［3］王天石.面向成品油零售系統(tǒng)的智能型IC卡發(fā)卡系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.首都師范大學(xué)，2008.